Miljøprojekt,1025 – Undersøgelse af reaktiviteten af reducerende stoffer i nogle danske sedimenter – et pilotstudie

Undersøgelse af reaktiviteten af reducerende stoffer i nogle danske sedimenter – et pilotstudie

Sammenfatning og konklusioner

Formålet med nærværende undersøgelse har været at opnå et indledende kendskab til reaktiviteten af forskellige reducerende forbindelser i sedimenter og procesforløbet ved tilførsel af et oxiderende stof i form af ilt. Herunder at optimere analysemetoden med henblik på fremtidige laboratorieundersøgelser.

Indledende forsøg viste at det var hensigtsmæssigt at begrænse forbE_Handlingen af de anvendte sedimentprøver til et minimum for dermed i videst mulig omfang at bevare sedimenternes oprindelige mikrobielle og mineralogiske egenskaber. Efter nogle indledende forsøg blev det besluttet at gennemføre reaktivitetsforsøgene med naturfugtige sedimentprøver, der efter sigtning gennem en 2 mm sigte blev blandet med demineraliseret vand i forholdet 1:4. Ved beregning af sedimentets vægt blev der taget hensyn til det naturlige vandindhold og vægten af sedimentet er beregnet på baggrund af ovntør (105 °C) vægt. Opslæmninger af sediment og vand blev tilført ilt under omrøring i 1 liters reaktionkar. Det tilførte ilt blev efter vandmætning i en vaskeflaske tilført opslæmningen gennem et gasfilterfordelingsrør for derved at sikre en god kontakt mellem opslæmning og ilt. Reaktionskarret var under forsøgene dækket med aluminiumsfolie for at reducere omfanget af fotokemiske processer. Forsøgene blev gennemført ved stuetemperatur (ca. 25 °C) og strakte sig typisk over 175 til 400 timer. Samtidig med tilførslen af ilt blev pH-værdien og redoxpotentialet målt i opslæmningen og desuden blev der i nogle af reaktivitetsforsøgene løbende udtaget delprøver, der efter centrifugering, blev anvendt til analyse af sulfat i væskefasen.

Reaktivitetsundersøgelserne viste forholdsvis stabile pH- og redoxforhold i opslæmninger med iltede sedimentprøver hvor indholdet af reducerende forbindelser var brugt op allerede under de naturgivne forhold.

I opslæmninger med reducerede sedimentprøver skete der typisk en stigning i pH-værdien ved tilførsel af ilt, antagelig som følge af mikrobiel omsætning af organisk stof og en heraf følgende alkalinitetsfrigørelse. Stigningen i pH-værdien forekom typisk indenfor de første 48 timer af forsøgsperioden og kunne følges over en periode, der ikke kunne afgrænses på grund af en samtidig syredannelse i forbindelse med oxidation af pyrit. Oxidationen af pyrit og den samtidige udviklingen i pH-værdien i opslæmningen afhænger i høj grad af sedimenternes naturlige bufferkapacitet og evne til neutralisere den dannede syre. I sedimenter med ringe bufferkapacitet resulterede syredannelsen som følge af oxidationen af pyrit således i markant faldende pH-værdier. For en enkelt prøve var faldet i pH fra omkring 7 til omkring 4 efter tilførsel af ilt over 195 timer.

På baggrund af de målte parametre har det ikke været muligt at afgrænse forløbet af de enkelte delprocesser bestemt ved typen af reducerende stof. Dog tyder de foreliggende resultater på, at der sker en alkalinitetsfrigivelsen i forbindelse med omsætningen af organisk stof umiddelbart efter tilførsel af ilt. Dernæst følger resultatet af syreproduktionen i forbindelse med iltningen af pyrit. Iltningen af bl.a. reducerede jern- og mangan-former kan ikke identificeres på baggrund af de her gennemførte forsøg.

Ved fortsatte undersøgelser kan det anbefales at følge udviklingen i flere end de her analyserede analyseparametre under tilførslen af ilt til opslæmningen. Det vil være værdifuldt at supplere målingerne af pH og redoxpotentiale med analyser af bl.a. alkalinitet, opløst organisk kulstof, opløst kvælstof, sulfat, ferrojern og evntuelt også udvalgte tungmetaller. Desuden kan det anbefales at reaktivitetsforsøgene gennemføres over længere tid end her anvendt for pilotforsøget, hvorved det også bliver muligt at få indblik i iltningen af de forskellige puljer af reducerende forbindelser .